MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 3 DANH MỤC HÌNH VẼ 4 MỞ ĐẦU 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 6 1.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu 6 1.1.1. Vị trí địa lý và địa hình khu vực nghiên cứu 6 1.1.2. Các đặc trưng khí hậu của vùng Tây Bắc 7 1.2. Đặc điểm của gió mùa mùa hè ở châu Á và Việt Nam 8 1.2.1. Các thành phần của gió mùa mùa hè 9 1.2.2. Cơ chế hoạt động của gió mùa mùa hè châu Á 11 1.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước 12 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 12 1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 14 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP VÀ SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU 17 2.1. Số liệu 17 2.2. Phương pháp nghiên cứu 17 2.2.1. Phương pháp xác định VTA 17 2.2.2. Phương pháp xem xét sự biến đổi theo không gian và thời gian của VTA 18 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 19 3.1. Đặc điểm phân bố VTA theo không gian 19 3.1.1. Phân bố VTA trong lớp 1000mb đến 700mb 19 3.1.2. Phân bố VTA trong lớp 700mb đến 300mb 23 3.2. Sự biến động theo thời gian của VTA 27 3.2.1. Sự biến đổi trong năm của VTA 27 3.2.2. Sự biến đổi VTA qua các năm 29 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 PHỤ LỤC 39
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN o0o PHẠM ĐÌNH HOÀNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM VẬN TẢI ẨM THỜI KỲ GIÓ MÙA MÙA HÈ TRÊN KHU VỰC TÂY BẮC VÀ LÂN CẬN Hà Nội – 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN o0o PHẠM ĐÌNH HOÀNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM VẬN TẢI ẨM THỜI KỲ GIÓ MÙA MÙA HÈ TRÊN KHU VỰC TÂY BẮC VÀ LÂN CẬN Chuyên ngành Mã ngành Người hướng dẫn : Khí tượng học : DH00300435 : ThS Trần Đình Linh Hà Nội – 2017 LỜI CẢM ƠN Bằng tất lòng, em xin gửi đến quý Thầy Cô Khoa Khí tượng Thủy văn - Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội dồn hết tâm huyết để truyền đạt tri thức cho chúng em Tạo điều kiện tốt cho chúng em để hoàn thành đồ án Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy ThS Trần Đình Linh, người thầy trực tiếp hướng dẫn, tận tình bảo, định hướng đề tài tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án Do bước đầu việc vào thực tế, nghiên cứu vấn đề, kiến thức em hạn chế nhiều bỡ ngỡ Vì vậy, tránh khỏi thiếu sót điều chắn, em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý Thầy Cô bạn để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Phạm Đình Hoàng MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Ý nghĩa AHPRODITE Asian Precipitation – Highly Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation of the Water Resources –Số liệu mưa Châu Á mô tả trạng thái giáng thuỷ hàng ngày ECMFW European Centre Medium – Range Wether Forecast – Trung tâm Dự báo hạn vừa châu Âu NCEP National Center for Environmental Prediction – Trung tâm Dự báo môi trường Quốc gia NCAR National Center for Atmospheric Research – Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu khí Hoa Kỳ ENSO El Niño – Southern Oscillation – Dao động Nam ERA Interim Số liệu tái phân tích Trung tâm hạn vừa khí tượng châu Âu VTA Vận tải ẩm DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Vận tải ẩm yếu tố hoàn lưu quan trọng, có vai trò định đến cường độ mưa Chính nghiên cứu vận tải ẩm vừa chủ đề nghiên cứu vừa có ý nghĩa thực tiễn cao Nghiên cứu vận tải ẩm để xác định nguồn gốc độ lớn vận tải ẩm có ý nghĩa lớn toán dự báo thời tiết khí hậu Chính vậy, em chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp là: “Nghiên cứu đặc điểm vận tải ẩm thời kỳ gió mùa mùa hè khu vực Tây Bắc lân cận” Đồ án thực với mục đích xem xét đặc điểm phân bố VTA theo không gian thời gian thời kỳ từ tháng đến tháng 10 khu vực Từ đặc điểm xác định nguồn VTA, hướng vector VTA đến khu vực xu biến đổi VTA theo thời gian Với mục tiêu đó, phần mở đầu, kết luận kiến nghị, nội dung đồ án bố cục ba chương sau: Chương Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương Số liệu phương pháp nghiên cứu Chương Kết thảo luận CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu 1.1.1 Vị trí địa lý địa hình khu vực nghiên cứu Khu vực Tây Bắc gồm tỉnh Lai Châu, Điện Biên, Sơn La, Hòa Bình, Lào Cai Yên Bái (hình 1.1) Hình 1.1 Khu vực Tây Bắc [7] Khu vực Tây Bắc vùng miền núi phía Tây miền Bắc Việt Nam, có chung đường biên giới với Lào Trung Quốc Vùng có gọi Tây Bắc Bắc Bộ tiểu vùng địa lý tự nhiên Bắc Bộ Việt Nam (2 tiểu vùng vùng Đông Bắc Đồng sông Hồng) Địa hình Tây Bắc hiểm trở, có nhiều khối núi dãy núi cao chạy theo hướng tây bắc – đông nam Dãy Hoàng Liên Sơn dài tới 180km, rộng 30km, với số đỉnh núi cao từ 2800-3000m Dãy núi sông Mã dài 500km, có đỉnh cao 1800m Giữa hai dãy núi vùng đồi núi thấp lưu vực sông Đà (còn gọi địa máng sông Đà) Ngoài sông Đà sông lớn, vùng Tây Bắc có sông nhỏ suối gồm thượng lưu sông Mã Trong địa máng sông Đà có dãy cao nguyên đá vôi chạy suốt từ Phong Thổ đến Thanh Hóa, chia nhỏ thành cao nguyên Tà Phình, Mộc Châu, Nà Sản Cũng có lòng chảo Điện Biên, Nghĩa Lộ, Mường Thanh [8] Tây Bắc có tọa độ địa lý: vĩ độ 20°47’N đến 22o48’N; kinh độ 102o09’E đến 105°52’E Về tiếp giáp phía bắc giáp Vân Nam (Trung Quốc); phía tây tây nam giáp Phong Sa Lỳ – Sầm Nưa (Lào); phía đông giáp tỉnh Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ; phía nam đông nam giáp tỉnh Hà Tây, Ninh Bình, Thanh Hóa Đại phận lãnh thổ thuộc phạm vi lưu vực sông Đà thuộc phạm vi nước ta [8] 1.1.2 Các đặc trưng khí hậu vùng Tây Bắc Vùng Tây Bắc có khí hậu nhiệt đới chịu ảnh hưởng chế độ gió mùa Do nằm sâu lục địa nên ảnh hưởng mưa bão Biển Đông mùa hè gió mùa đông bắc mùa đông nơi khác thuộc Đông Bắc Đồng Bắc Bộ Chế độ gió mùa có tương phản rõ rệt Mùa hè với gió mùa tây nam, kéo dài từ tháng đến tháng 9, thời tiết nóng ẩm, mưa nhiều Mùa đông với gió mùa đông bắc, kéo dài từ tháng 11 đến tháng năm sau, có thời tiết lạnh, khô mưa Các tháng tháng 10 tháng giao thời mùa Các hoàn lưu gió mùa ảnh hưởng tới Tây Bắc hệ thống gió mùa Đông Bắc Á; hệ thống gió mùa Đông Nam Á; hệ thống gió mùa Nam châu Á Các hoàn lưu gió mùa chi phối diễn biến thời tiết khí hậu vùng Tây Bắc với đặc trưng sau [8]: Về chế độ nhiệt, tháng nóng từ tháng 6-8, lạnh tháng 11-12 Biên độ nhiệt ngày đêm vùng cao nguyên núi cao lớn thung lũng Do có dãy Hoàng Liên Sơn chắn gió mùa Đông Bắc, nhiệt độ mùa đông Tây Bắc thường cao Đông Bắc từ 1-2°C (ở độ cao)… Trái lại mùa hè Tây Bắc đến sớm kết thúc muộn hơn, ảnh hưởng sớm nhiều áp thấp nóng phía tây Về chế độ gió, mùa đông có gió mùa đông bắc, gió bắc tây bắc; mùa hè có gió mùa tây nam, gió tây, gió đông gió nam Ngoài xuất gió xoáy, gió khu vực Tốc độ gió bình quân hàng năm thấp (từ 0,5-2,4m/s); tốc độ gió mạnh 28m/s điều kiện có giông bão gió xoáy địa hình… song mức độ gây hại không lớn thường xuyên xuất thời gian ngắn diện hẹp Độ ẩm tương đối trung bình hàng năm Tây Bắc biến động không lớn, thường từ 78-93% tiểu vùng có độ chênh lệch từ 2-5% Độ ẩm trung bình tháng lớn từ 87-93% Mường Tè (vào tháng 7) 86% Hòa Bình (vào tháng 8, 9) Độ ẩm trung bình tháng nhỏ từ 71 – 77% Mường Tè (tháng 3, 4) Hòa Bình (vào tháng 4, 5) Độ ẩm tối thiểu tuyệt đối 12-15 % vào tháng 1-3 Độ ẩm tối đa tuyệt đối đạt 100 Lượng bốc bình quân năm từ 660-1100mm Khu vực Tây Bắc có lượng mưa lớn, bình quân từ 1800-2500mm/năm Do ảnh hưởng địa hình (các dãy núi cao) mà lượng mưa số khu vực có khác nhau: 2400-2800mm Mường Tè, Sìn Hồ; 1800-2000mm Phong Thổ; 1600-1800mm cá cao nguyên Sơn La, Mộc Châu… Lượng mưa phân bố không năm thường tập trung vào tháng mùa hè, chiếm 78-85 % lượng mưa năm Tháng 6, có lượng mưa lớn (>300mm/tháng) Tổng số ngày mưa trung bình năm biến động từ 114-118 ngày Các tượng thời tiết đặc biệt Tây Bắc gió Lào, gió địa phương Đây loại gió nóng khô, gây hạn hán, hỏa hoạn, làm trở ngại cho sản xuất sinh hoạt Mưa đá thường xuyên xuất mùa hè, sương muối băng giá thường xuất mùa đông 1.2 Đặc điểm gió mùa mùa hè châu Á Việt Nam Theo Khromov: “Gió mùa hoàn lưu khí phạm vi rộng lớn bề mặt trái đất, gió thịnh hành mùa đông mùa hè có hướng gần ngược nhau” Khromov đưa khái niệm góc gió mùa góc hướng gió thịnh hành mùa đông mùa hè phải lớn 120° Klein Ramage thống với định nghĩa cụ thể hóa tiêu chuẩn khu vực gió mùa, khu vực thỏa mãn bốn điều kiện sau [1]: - Hướng gió thịnh hành tháng giêng tháng bảy phải lệch góc lớn 120° - Tần suất trung bình hướng gió thịnh hành tháng giêng tháng bảy phải vượt qua 40% - Tốc độ gió tổng hợp trung bình tháng tháng bảy phải lớn 3m/s (Ramage, 1971) - Sự luân phiên hoàn lưu xoáy thuận với xoáy nghịch xảy hai tháng hai năm liên tiếp, vùng có kích thước kinh/vĩ độ phải nhỏ lần (Klein, 1957) Theo định nghĩa này, vùng gió mùa xác định hình sau [1] Hình 1.2 Vùng có gió mùa theo Ramage [1] 1.2.1 Các thành phần gió mùa mùa hè Theo Kirshnamurti, gió mùa châu Á, có yếu tố mùa gió mùa Gió mùa nam Á đặc trưng thành phần sau: Áp cao Mascaren, dòng xiết qua xích đạo Đông Phi, gió mùa tây nam, Rãnh gió mùa, Áp cao Tây Tạng, dòng xiết gió đông nhiệt đới, mây mưa gió mùa (hình 1.3) Hình 1.3 Các thành phần cấu trúc gió mùa Nam Á [1] + Áp cao Mascaren: Áp cao Mascaren áp cao thuộc hệ thống áp cao cận nhiệt đới nằm nam Ấn Độ Dương có tâm vào khoảng 30 0S 500E đảo Mascaren Trị số khí áp trung bình tháng trung tâm vào khoảng 1024mb Vào thời kì mùa hè bán cầu Bắc, tín phong đông nam từ áp cao vượt qua xích đạo khu vực Đông Phi thành dòng vượt xích đạo Đông Phi + Dòng xiết qua xích đạo Đông Phi: dòng chảy vượt qua xích đạo tầng thấp mùa gió mùa mùa hè Dòng xiết Đông Phi hay dòng xiết Somali đạt cường độ cực đại vào tháng 7-8 tách làm hai nhánh khoảng 10°N, 60°E Hai nhánh vượt qua phần phía nam biển Ả Rập tới miền Trung tây nam duyên hải Ấn Độ Dòng xiết thể mạnh mực 1-1.5km Người ta nhận thấy có mối quan hệ tỷ lệ thuận cường độ dòng xiết với lượng mưa miền tây Ấn Độ + Rãnh gió mùa: Rãnh gió mùa vốn rãnh khí áp nóng tầm thấp, phần rãnh xích đạo toàn cầu mùa hè bán cầu bắc Khi gió mùa mùa hè vượt xích đạo thổi tới hội tụ rãnh với gió đông rìa phía cực rãnh tiềm rãnh tăng lên đáng kể, phát triển lên tầng cao đến tầng đối lưu, rãnh thấp nóng nghèo tiềm trước trở thành rãnh gió mùa Vị trí trung bình rãnh xích đạo mùa chủ yếu theo tiêu chí Ramage, vị trí trung bình rãnh xích đạo biến đổi từ 18°N vùng Tây Phi lên đến 30°N Tây Tạng Rãnh gió mùa với cực tiểu khí áp có trị số khoảng 995mb vùng Pakistan, kéo dài từ Tây Bắc Phi đến Biển Đông Toàn vùng rãnh bao gồm áp thấp nóng lục địa mùa hè Bắc Phi, Ả Rập cao nguyên Tây Tạng Nhờ gió mùa ẩm gió mùa mang tới, áp thấp mức độ khác tàng trữ lượng bất ổn định.Vị trí trục rãnh gió mùa biến động lớn Khi trục nằm phía nam vị trí trung bình giới hạn phía đông lấn sang phía bắc vịnh Bengal gió mùa hoạt động mạnh Ngược lại, trục rãnh dịch chuyển phía bắc gần chân dãy Himalaya thời đoạn gián đoạn gió mùa hầu khắp Ấn Độ, ngoại trừ vùng mưa lớn xuất phần đông bắc Ấn Độ + Áp cao Tây Tạng: áp cao Tây Tạng dòng xiết gió đông nhiệt đới cao áp tồn tầng đối lưu vùng bắc Ấn Độ, áp 10 chậm Hình 3.8 Sự biến động qua năm VTA vĩ hướng lớp khí 1000700mb tháng (đường … thể xu biến đổi theo thời gian) 31 Hình 3.9 Sự biến động qua năm VTA kinh hướng lớp khí 1000-700mb tháng (đường … thể xu biến đổi theo thời gian) b Sự biến đổi VTA lớp 700-300mb Sự biến đổi VTA qua năm VTA tổng hợp, VTA vĩ hướng VTA kinh hướng lớp khí tầng đối lưu thể 32 từ hình 3.10 đến 3.12 Kết thể hình cho thấy, tương tự VTA lớp khí tầng thấp, biến đổi VTA lớp khí khác tháng Hình 3.10 Sự biến động qua năm VTA tổng hợp lớp khí 700-300mb tháng (đường … thể xu biến đổi theo thời gian) 33 Đối với VTA tổng hợp (hình 3.10) ta thấy tháng 4, 5, 10 có xu giảm theo thời gian Trong tháng 6, có xu tăng Hình 3.11 Sự biến động qua năm VTA vĩ hướng lớp khí 700-300mb tháng (đường … thể xu biến đổi theo thời gian) VTA vĩ hướng (hình 3.11) có xu giảm tháng 4, 5, 7, và có tháng tháng 10 có xu tăng 34 VTA kinh hướng (hình 3.12) tháng 5, có xu tăng Các tháng lại có xu giảm Hình 3.12 Sự biến động qua năm VTA kinh hướng lớp khí 700-300mb tháng (đường … thể xu biến đổi theo thời gian) 35 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Bằng việc sử dụng nguồn số liệu tái phân tích Trung tâm Dự báo hạn vừa châu Âu 35 năm, từ năm 1981-2015, để tính toán, phân tích vận tải ẩm từ lớp 1000-700mb từ 700-300mb qua khu vực Tây Bắc, đồ án rút số kết luận sau: VTA lớp khí tầng thấp đến khu vực Tây Bắc Bộ nói riêng Việt Nam nói chung có thay đổi đáng kể nguồn ẩm, độ lớn hướng dòng VTA suốt thời kỳ nghiên cứu (tháng đến tháng 10) Đối với khu vực Tây Bắc Bộ, thay đổi sau: Tháng 4: VTA từ hai nguồn gồm VTA từ xoáy nghịch vịnh Bengal, Bắc Ấn Độ Dương VTA từ áp cao Thái Bình Dương Dòng VTA có hướng tây - tây nam; Từ tháng đến tháng 8, VTA đến khu vực từ gió mùa tây nam từ vịnh Bengal Dòng VTA có hướng tây - tây nam tháng đến tây nam tháng 6, tháng có hướng thiên nam tháng 8; Tháng 9, tháng 10, VTA từ Bắc Thái Bình Dương, biển Đông chủ yếu với dòng VTA hướng đông - đông bắc VTA lớp khí tầng đối lưu tháng 4, chủ yếu từ đới gió tây cao Từ tháng đến tháng 8, VTA chủ yếu từ vịnh Bengal Còn tháng tháng 10 nguồn ẩm đến khu vực từ áp cao Thái Bình Dương VTA qua khu vực Tây Bắc Bộ biến động phực tạp theo thời gian, VTA vĩ hướng có đóng góp đáng kể đến VTA tổng cộng so với VTA kinh hướng Kiến nghị Qua phân tích cho thấy VTA có biến đổi chưa thực phù hợp với chế độ mưa khu vực (với biến đổi năm) nên cần xem xét thêm trình hội tụ ẩm xem xét tác động mối liên hệ VTA đến yếu tố tượng khác, đặc biệt mưa 1 - - 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Phạm Vũ Anh, Nguyễn Viết Lành (2009), Giáo trình khí tượng nhiệt đới, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội, pp 80-85 [2] Phạm Vũ Anh (2014), Giáo trình phân tích dự báo thời tiết”, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội, pp 97-98 [3] Nguyễn Thị Hiền Thuận (2008), “Tính toán vận tải ẩm khí quyển” Tuyển tập Báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 11, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi Trường [4] Vũ Văn Thăng, Nguyễn Trọng Hiệu, Phạm Thị Thanh Hương, Nguyễn Văn Hiệp, Nguyễn Quốc Trinh (2011), “Phân bố vận tải ẩm lớp khí khu vực Bắc Việt Nam”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn số 602, Tháng 2-2011 [5] Vũ Văn Thăng, Nguyễn Văn Thắng, Nguyễn Trọng Hiệu (2014), “Vận tải ẩm đường biên khu vực Việt Nam”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn số 646, Tháng 10-2014, Trung tâm Khí tượng Thủy văn quốc gia [6] Vũ Văn Thăng (2016), “Đặc điểm vận tải ẩm Việt Nam đợt ENSO”, Viện khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu [7] Trang web: http://vnwin.vn/bandovietnam_bacbo1.html#details [8] Trang web: https://vi.wikipedia.org/wiki/V%C3%B9ng_T%C3%A2y_B%E1%BA %AFc_(Vi%E1%BB%87t_Nam) Tiếng Anh [9] Daniel, L C and G Steve (1987), “Water vapor transport over Indian Ocean during the 1979 summer Monsoon.” Part I: Water vapor Fluxes,Mon Wea Rev, (115), pp 653-663 [10] Daniel, L C and G Steve (1987), “Water vapor transport over Indian Ocean during the 1979 summer Monsoon” Part II: Water vapor budgets, Mon Wea Rev, (115), pp 2358-2366 [11] Ding.,Y (1994), “Monsoons over China”,Kluwer Academic Publisher, Dordrecht/ Boston/London 419pp [12] Schmitz, J T and S L Mullen (1996), “Water vapor transport 37 associated with the summertime North American monsoon as depicted by ECMWF analyses”, J Climate, (9), pp 1621–1634 [13] Zhang, R., and A Sumi (2002),“Moisture Circulation over East Asia during El Niño Epiode in Northern Winter, Spring and Autumn”,J Meteor Soc Japan, 80(2), pp 213-227 [14] Miki., H, T Kazuhisa and T Takao (2005), “Interannual Variation of Seasonal Changes of Precipitation and Moisture Transport in the Western North Pacific”, J Meteor Soc Japan, 83(1), pp 107-127 38 PHỤ LỤC 39 40 41 Hình PL1: Phân bố không gian VTA tháng lớp khí tầng thấp 42 43 44 Hình PL2: Phân bố VTA tháng lớp khí tầng đối lưu 45